地球内部固液的百年大争论（2）
4、地球的固液二象性
在物理学中，有一个长达数百年的争论，肇始于牛顿，终于爱因斯坦，就是光到底是波还是粒子。牛顿认为是光是粒子，后来法国科学家托马斯·杨通过双缝干涉实验证明光是一种波。后来，爱因斯坦提出，光既表现为波，又能表现为粒子，从而解决了这个百年争端。
地球内部状态也是一个百年难题，液态说固态说相继登场，互有胜负。在地震仪接收到地球另一端的地震信号后，似乎意味着地球内部确实都是固体的。但是，在发现地核的过程中，新的问题又出来了。
地震波在地球内部传播的时候有两种，一种是P波，速度快，在固体和液体中都可以传播，但在液体中速度会变慢；另一种是S波，速度较慢，只能在固体中传播。理论上，一次大地震后，全球任何地点都应该可以检测到这两种波。但在19世纪的末期，地球物理学家就感觉到不对劲了。当时的科学界可以分为两派，一个是传统的科学重镇英国，一个是以德国和法国为代表的欧洲大陆学派。为了各自的荣光，两派在科学家展开了全方位的竞争。
最早，根据1897年和1902年两次大地震后得到的地震波数据，英国科学家奥尔德姆发现，在以震中为中心的100°范围外，S变得很弱，而在90-155°之间，P波也变得很弱，这就有点不可思议了。在1906年，奥尔德姆发表的他的结果，提出地球存在一个核心，与地幔的物质性质存在显著的差异，地震波通过核心传播发生折射，才造成了以上现象。但是，遗憾的是奥尔德姆的研究用错了震相，虽然他发现了地核，但却不是现在我们认为的那个地核，他计算得到的地核深度为3800公里，明显高于实际深度。这一失误并不完全是奥尔德姆的原因，一部分也是因为他那个时候对算法的研究上不够深入。这一问题要等到古登堡来解决。
在19世纪末至20世纪初，统一不久的德国逐步变成世界科学的中心，哥廷根又是中心的中心，引领了当时数学、物理、化学和地震学等研究的潮流。在20世纪最开始的几年里，哥廷根的数学家成功的把数学和力学等理论引入到地震学的研究中去，发展了计算不同深度地震波速的方法。根据这个方法，当时还是研究生的未来顶级地球物理学家古登堡计算了地核的深度，2900公里，并由他的导师维歇特在1912年在哥廷根的科学协会上宣布，最终结果发表于1914年。因此，后来地核和地幔的界面就被称为古登堡面。维歇特也是非常著名的地球物理学家，地核的成分是铁镍合金的观点最早就是他提出来的。
起初，对S波减弱或消失这一现象，科学家并没有很好地解释，虽然他们知道S不能在液体中传播这一特性，也都认为地球物质的力学性质肯定在核幔边界发生了非常显著的变化，但是受到地球固态说的影响，他们不愿意用“液态”这一个词来形容地核，但一时又找不到更好的说法。尽管如此，地核的发现者奥尔德姆在1913年就改变了观点，认为地核是液态的，但古登堡显得更固执。古登堡坚信，S波是能够穿过地核的，只不过地球从硅酸盐的地幔变成铁镍合金的地核以后，密度增加但强度下降，导致S波的速度突降，而且它实在是太慢了，慢到在地表几乎观察不到；同时也试图寻找很多的证据要证明地核是固态的。但是，这次古登堡是不对的。
对地核性质的确定还要等到另一个人，英国地球物理学家、数学家杰弗里斯。上面提到，杰弗里斯利用计算，捍卫了固态论，否定了魏格纳的大陆漂移说。但对更深部的地核，他却有积极的贡献，正式确立了地核的液态说。1926年，他正式发表了一篇论文，通过计算得出地核确实是液体的结论，并很快就被古登堡接受了，随后亦被地质学界普遍接受。当然，这一观点能够被很快接受的原因，一是杰弗里斯对地核性质的计算，可以与通过其他方法得到的结果相调和；二是当时的理论对S波在地核消失的原因解释太过牵强，不如用液态说简洁明了，再就是地球物理学权威古登堡很快接受了他的观点。所以，基本上到20世纪30年代，地球物理学界大都接受了地核是液体的观点。
到此，科学界对地球的认识是，地球内部外层的地壳和地幔是固体，深度大约2900公里，之下是液态的地核，地球壳、幔、核的基本结构框架已经确定。可以说地球既有固体，又有液体，这就是地球的“固液二象性”。但是，故事还没有结束。
5、内核的故事
虽然杰弗里斯确定了地核的状态，但是用液态的地核并不能解决所有的问题。如果假设地核都是液体，且地震波的速度低于地幔，由于物质性质的不同，地震波将会在核幔边界发生折射，改变传播方向。这样，一个地震发生后，地球的另一端某一定区域内的地震仪将会接收不到地震信号，这个区域被称为“地震影区”。时间到了20世纪30年代，积累的地震观测数据越来越多，关于地球内部地震波传播的特征也越来越清晰，有些现象只用一个简单液态核完全解释不了。比如，实际观测的地震影区和理论计算值不完全一致，地震波的影区，以并不是完全没有地震波到达，它们的路径可能在地核的内部再次发生了改变，到达的时间也与理论计算值不一样。
在1936年，丹麦女地震学家莱曼为了解释这种现象，就引入了一个内核，直径大约1400公里，性质和液态的外核不一样，地震波在这里将会发生折射。随即，古登堡和美国地震学家理查德里克特也在1938年发表论文，支持了这一观点。但是，这次科学家都比较谨慎，只是说地核内部还有一个性质不同的内核，但是不确定是固态还是液态。
对内核状态的研究始于1940年，刚开始都是理论推测。比如，一位美国科学家认为，越深压力越大，物质的熔点也会越高。在内核的深度，地球的温度可能已经低于铁的熔点了，因此这里液态的铁应该已经变成固体了。同样，在内核，地震波的速度再次突升，也应该与物质状态的变化有关，即由液体变成了固体。但是，这些证据都不那么直接。
确定内核状态的证据仍旧来自于地震。我们都听到过钟声，钟声悠扬，可以持续很久，就是因为钟被撞击之后，可以持续震动很长时间，称作自有震荡。地球也是一样的。在每一次大地震后，除了激发传遍全球的地震波外，还可以让地球像钟一样，往复地震动，持续很长时间，而且震动的周期也是有规律的。早在18、19世纪，关于震动的物理数学模型已经建立起来了。到了20世纪中期，得益于地震仪越来越精细，地震学家可以观测到的越来越弱的信号。在1952年苏联勘察加半岛9级地震、1960年智利9.5级地震等大地震以后，都观测到了类似的震动信号。得益于日趋完善的震动理论，地球物理学家可以根据测得的信号来反推介质的状态。他们发现，地球内核必须是固态，要不然地球的震荡周期将与观测值不符。这一重要结论，是由波兰裔美国科学家杰旺斯基在1971年才最终确定的，这时候距离1935年莱曼发现内核已经过去35年了。直到现在，我们对内地核的认识仍旧非常少，那里是地球最神秘的角落。
图片1：奥尔德姆在1996年发表的图，中间是地核，直径约为地球直径的0.4倍。线条是他对地震波早地球内部传播方式的解释，因为在地核处发生了折射，才导致一定区域检测不到S波或非常弱。
图片2：1914年古登堡发表的地震波速随深度的变化，纵轴表示速度，向上是速度增大的方向；横轴是深度，原点处为地核。
图片3：现代地震学得到的地震波影区。S波的影区（左）和P波的影区（右）Steven Earle (2016)
4、地球的固液二象性
在物理学中，有一个长达数百年的争论，肇始于牛顿，终于爱因斯坦，就是光到底是波还是粒子。牛顿认为是光是粒子，后来法国科学家托马斯·杨通过双缝干涉实验证明光是一种波。后来，爱因斯坦提出，光既表现为波，又能表现为粒子，从而解决了这个百年争端。
地球内部状态也是一个百年难题，液态说固态说相继登场，互有胜负。在地震仪接收到地球另一端的地震信号后，似乎意味着地球内部确实都是固体的。但是，在发现地核的过程中，新的问题又出来了。
地震波在地球内部传播的时候有两种，一种是P波，速度快，在固体和液体中都可以传播，但在液体中速度会变慢；另一种是S波，速度较慢，只能在固体中传播。理论上，一次大地震后，全球任何地点都应该可以检测到这两种波。但在19世纪的末期，地球物理学家就感觉到不对劲了。当时的科学界可以分为两派，一个是传统的科学重镇英国，一个是以德国和法国为代表的欧洲大陆学派。为了各自的荣光，两派在科学家展开了全方位的竞争。
最早，根据1897年和1902年两次大地震后得到的地震波数据，英国科学家奥尔德姆发现，在以震中为中心的100°范围外，S变得很弱，而在90-155°之间，P波也变得很弱，这就有点不可思议了。在1906年，奥尔德姆发表的他的结果，提出地球存在一个核心，与地幔的物质性质存在显著的差异，地震波通过核心传播发生折射，才造成了以上现象。但是，遗憾的是奥尔德姆的研究用错了震相，虽然他发现了地核，但却不是现在我们认为的那个地核，他计算得到的地核深度为3800公里，明显高于实际深度。这一失误并不完全是奥尔德姆的原因，一部分也是因为他那个时候对算法的研究上不够深入。这一问题要等到古登堡来解决。
在19世纪末至20世纪初，统一不久的德国逐步变成世界科学的中心，哥廷根又是中心的中心，引领了当时数学、物理、化学和地震学等研究的潮流。在20世纪最开始的几年里，哥廷根的数学家成功的把数学和力学等理论引入到地震学的研究中去，发展了计算不同深度地震波速的方法。根据这个方法，当时还是研究生的未来顶级地球物理学家古登堡计算了地核的深度，2900公里，并由他的导师维歇特在1912年在哥廷根的科学协会上宣布，最终结果发表于1914年。因此，后来地核和地幔的界面就被称为古登堡面。维歇特也是非常著名的地球物理学家，地核的成分是铁镍合金的观点最早就是他提出来的。
起初，对S波减弱或消失这一现象，科学家并没有很好地解释，虽然他们知道S不能在液体中传播这一特性，也都认为地球物质的力学性质肯定在核幔边界发生了非常显著的变化，但是受到地球固态说的影响，他们不愿意用“液态”这一个词来形容地核，但一时又找不到更好的说法。尽管如此，地核的发现者奥尔德姆在1913年就改变了观点，认为地核是液态的，但古登堡显得更固执。古登堡坚信，S波是能够穿过地核的，只不过地球从硅酸盐的地幔变成铁镍合金的地核以后，密度增加但强度下降，导致S波的速度突降，而且它实在是太慢了，慢到在地表几乎观察不到；同时也试图寻找很多的证据要证明地核是固态的。但是，这次古登堡是不对的。
对地核性质的确定还要等到另一个人，英国地球物理学家、数学家杰弗里斯。上面提到，杰弗里斯利用计算，捍卫了固态论，否定了魏格纳的大陆漂移说。但对更深部的地核，他却有积极的贡献，正式确立了地核的液态说。1926年，他正式发表了一篇论文，通过计算得出地核确实是液体的结论，并很快就被古登堡接受了，随后亦被地质学界普遍接受。当然，这一观点能够被很快接受的原因，一是杰弗里斯对地核性质的计算，可以与通过其他方法得到的结果相调和；二是当时的理论对S波在地核消失的原因解释太过牵强，不如用液态说简洁明了，再就是地球物理学权威古登堡很快接受了他的观点。所以，基本上到20世纪30年代，地球物理学界大都接受了地核是液体的观点。
到此，科学界对地球的认识是，地球内部外层的地壳和地幔是固体，深度大约2900公里，之下是液态的地核，地球壳、幔、核的基本结构框架已经确定。可以说地球既有固体，又有液体，这就是地球的“固液二象性”。但是，故事还没有结束。
5、内核的故事
虽然杰弗里斯确定了地核的状态，但是用液态的地核并不能解决所有的问题。如果假设地核都是液体，且地震波的速度低于地幔，由于物质性质的不同，地震波将会在核幔边界发生折射，改变传播方向。这样，一个地震发生后，地球的另一端某一定区域内的地震仪将会接收不到地震信号，这个区域被称为“地震影区”。时间到了20世纪30年代，积累的地震观测数据越来越多，关于地球内部地震波传播的特征也越来越清晰，有些现象只用一个简单液态核完全解释不了。比如，实际观测的地震影区和理论计算值不完全一致，地震波的影区，以并不是完全没有地震波到达，它们的路径可能在地核的内部再次发生了改变，到达的时间也与理论计算值不一样。
在1936年，丹麦女地震学家莱曼为了解释这种现象，就引入了一个内核，直径大约1400公里，性质和液态的外核不一样，地震波在这里将会发生折射。随即，古登堡和美国地震学家理查德里克特也在1938年发表论文，支持了这一观点。但是，这次科学家都比较谨慎，只是说地核内部还有一个性质不同的内核，但是不确定是固态还是液态。
对内核状态的研究始于1940年，刚开始都是理论推测。比如，一位美国科学家认为，越深压力越大，物质的熔点也会越高。在内核的深度，地球的温度可能已经低于铁的熔点了，因此这里液态的铁应该已经变成固体了。同样，在内核，地震波的速度再次突升，也应该与物质状态的变化有关，即由液体变成了固体。但是，这些证据都不那么直接。
确定内核状态的证据仍旧来自于地震。我们都听到过钟声，钟声悠扬，可以持续很久，就是因为钟被撞击之后，可以持续震动很长时间，称作自有震荡。地球也是一样的。在每一次大地震后，除了激发传遍全球的地震波外，还可以让地球像钟一样，往复地震动，持续很长时间，而且震动的周期也是有规律的。早在18、19世纪，关于震动的物理数学模型已经建立起来了。到了20世纪中期，得益于地震仪越来越精细，地震学家可以观测到的越来越弱的信号。在1952年苏联勘察加半岛9级地震、1960年智利9.5级地震等大地震以后，都观测到了类似的震动信号。得益于日趋完善的震动理论，地球物理学家可以根据测得的信号来反推介质的状态。他们发现，地球内核必须是固态，要不然地球的震荡周期将与观测值不符。这一重要结论，是由波兰裔美国科学家杰旺斯基在1971年才最终确定的，这时候距离1935年莱曼发现内核已经过去35年了。直到现在，我们对内地核的认识仍旧非常少，那里是地球最神秘的角落。
图片1：奥尔德姆在1996年发表的图，中间是地核，直径约为地球直径的0.4倍。线条是他对地震波早地球内部传播方式的解释，因为在地核处发生了折射，才导致一定区域检测不到S波或非常弱。
图片2：1914年古登堡发表的地震波速随深度的变化，纵轴表示速度，向上是速度增大的方向；横轴是深度，原点处为地核。
图片3：现代地震学得到的地震波影区。S波的影区（左）和P波的影区（右）Steven Earle (2016)
#影史上的今天#1926年6月1日，美国20世纪最着名的电影女演员之一玛丽莲·梦露（Marilyn Monroe）出生于美国洛杉矶，今天是她的94周岁诞辰。玛丽莲·梦露动人的表演风格和正值盛年的陨落，成为影迷心中永远的性感女神。她的著名代表作有：《热情如火》《七年之痒》、《巴士站》等。 1999年，梦露被美国电影学会评为百年来最伟大的女演员第六名。
【经典复盘】独狼马布里：从背井离乡到荣耀加身
“我做出牺牲离开故土，然而你们看看后来发生了什么。绿卡、两尊塑像、一座博物馆。拜托，我只是个来自科尼岛的黑人小孩。”
斯蒂芬·马布里（Stephon Marbury），1977年2月20日出生于美国纽约州纽约市布鲁克林区科尼岛，父亲是工人，家里一共7个孩子。马布里3岁接触篮球，后院有一个篮筐，他一个人玩。因为家境贫困，他的篮球生涯从街球开始。“我那时最大的心愿就是能吃饱饭，能让父亲夸一夸我。”马布里回忆童年时说。马布里在小学时代就可以在比赛中与成年人对抗。到了高中，他在街球界已经很优秀。
在经历森林狼时期、篮网时期、太阳时期、尼克斯时期和凯尔特人时期后，马布里背井离乡，开始了他的CBA生涯。
来到中国之前的马布里，已经成了NBA著名的“毒瘤”。在2009年的一场常规赛中，马布里所在的尼克斯在大部分时间都落后对手20多分，然而当“独狼”在第三节中段气愤地走回更衣室后，球队众将却大发神威，用短短一节半时间完成了逆转。得知这一切的马布里开始意识到，或许自己真的应该离开了。不过心高气傲的他也立誓，要在新的地方证明自己，然后再风风光光地回来。
然而，马布里CBA生涯的起步并不顺利，尽管努力适应着中国联赛的节奏，尝试融入中国文化，但多年积累下来的不良名声和球队那不甚理想的战绩，依然让他备受质疑。时任上海队主帅邓华德甚至调侃马布里“就是个来卖鞋的”。而当他连续被山西和佛山两队抛弃后，一纸来自北京队的合同，让一切开始改变。或许是为了报答球队的知遇之恩，来到京城后的马布里动力十足，更为自己定下了“帮助球队拿到总冠军”的目标。
马布里经常找当时的主帅闵鹿蕾沟通战术，还在训练之余主动指导方硕等年轻球员。积极的态度和敬业精神，不仅让他摆脱了“独狼”的恶名，更赢得了“马政委”的外号。“
北京队可以没有我，但绝不能没有马布里。”闵鹿蕾的这句感叹，便是对他最好的肯定。
在“政委”率领下，常年徘徊在季后赛边缘的北京男篮，奇迹般地完成了四年三冠的壮举。2012年总决赛后，马布里被队友们高高抛起的画面，也成为了CBA的一大经典。在赛场上的优异表现，也让马布里成为了中国最受欢迎的体育明星之一，2012年，球迷和网友们自发集资，为他在五棵松篮球馆旁立了一座雕像。2016年，他成为首位获得中国永久居住权的外籍运动员。
2018年夏天，马布里正式开启了执教生涯，他担任了北大附中初中部男篮主帅。一年后，这位自称是“北京人”的美国球星，终于迎来了实现承诺的机会，他成为了北控男篮的主教练，“我希望能带领大家打出冠军级别的表现。”9年前，他带着满腔的郁闷和不甘，把CBA作为“复仇”的跳板，一心想早些离开；9年后，在华夏大地功成名就的他脱下球衣拿起教鞭，开启了人生的新篇章。能激励梦想的不再是改变命运的迫切，马布里挂帅北控队后取得的成绩显然有目共睹。在马布里看来：“CBA是男人的联盟。如果你想在这里活下去，你就必须先亮剑，否则就会永远活在对手的剑影下。场上没有朋友，这是一场战争。如果你在战争中祈求被怜悯，你就会被对手更快地杀死。那些冠军不是馈赠的，而你拼来的！”
他说：“我不关心在中国挣了多少钱，在那里我感受到了平静和爱。”
“我做出牺牲离开故土，然而你们看看后来发生了什么。绿卡、两尊塑像、一座博物馆。拜托，我只是个来自科尼岛的黑人小孩。”
斯蒂芬·马布里（Stephon Marbury），1977年2月20日出生于美国纽约州纽约市布鲁克林区科尼岛，父亲是工人，家里一共7个孩子。马布里3岁接触篮球，后院有一个篮筐，他一个人玩。因为家境贫困，他的篮球生涯从街球开始。“我那时最大的心愿就是能吃饱饭，能让父亲夸一夸我。”马布里回忆童年时说。马布里在小学时代就可以在比赛中与成年人对抗。到了高中，他在街球界已经很优秀。
在经历森林狼时期、篮网时期、太阳时期、尼克斯时期和凯尔特人时期后，马布里背井离乡，开始了他的CBA生涯。
来到中国之前的马布里，已经成了NBA著名的“毒瘤”。在2009年的一场常规赛中，马布里所在的尼克斯在大部分时间都落后对手20多分，然而当“独狼”在第三节中段气愤地走回更衣室后，球队众将却大发神威，用短短一节半时间完成了逆转。得知这一切的马布里开始意识到，或许自己真的应该离开了。不过心高气傲的他也立誓，要在新的地方证明自己，然后再风风光光地回来。
然而，马布里CBA生涯的起步并不顺利，尽管努力适应着中国联赛的节奏，尝试融入中国文化，但多年积累下来的不良名声和球队那不甚理想的战绩，依然让他备受质疑。时任上海队主帅邓华德甚至调侃马布里“就是个来卖鞋的”。而当他连续被山西和佛山两队抛弃后，一纸来自北京队的合同，让一切开始改变。或许是为了报答球队的知遇之恩，来到京城后的马布里动力十足，更为自己定下了“帮助球队拿到总冠军”的目标。
马布里经常找当时的主帅闵鹿蕾沟通战术，还在训练之余主动指导方硕等年轻球员。积极的态度和敬业精神，不仅让他摆脱了“独狼”的恶名，更赢得了“马政委”的外号。“
北京队可以没有我，但绝不能没有马布里。”闵鹿蕾的这句感叹，便是对他最好的肯定。
在“政委”率领下，常年徘徊在季后赛边缘的北京男篮，奇迹般地完成了四年三冠的壮举。2012年总决赛后，马布里被队友们高高抛起的画面，也成为了CBA的一大经典。在赛场上的优异表现，也让马布里成为了中国最受欢迎的体育明星之一，2012年，球迷和网友们自发集资，为他在五棵松篮球馆旁立了一座雕像。2016年，他成为首位获得中国永久居住权的外籍运动员。
2018年夏天，马布里正式开启了执教生涯，他担任了北大附中初中部男篮主帅。一年后，这位自称是“北京人”的美国球星，终于迎来了实现承诺的机会，他成为了北控男篮的主教练，“我希望能带领大家打出冠军级别的表现。”9年前，他带着满腔的郁闷和不甘，把CBA作为“复仇”的跳板，一心想早些离开；9年后，在华夏大地功成名就的他脱下球衣拿起教鞭，开启了人生的新篇章。能激励梦想的不再是改变命运的迫切，马布里挂帅北控队后取得的成绩显然有目共睹。在马布里看来：“CBA是男人的联盟。如果你想在这里活下去，你就必须先亮剑，否则就会永远活在对手的剑影下。场上没有朋友，这是一场战争。如果你在战争中祈求被怜悯，你就会被对手更快地杀死。那些冠军不是馈赠的，而你拼来的！”
他说：“我不关心在中国挣了多少钱，在那里我感受到了平静和爱。”
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